蒸汽發(fā)生器過(guò)渡段錐形筒體鍛件是大型核電類鍛件中成形難度極大的異型鍛件,其產(chǎn)品性能直接影響核電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。本文采用空心鋼錠作為原始坯料,將空心階梯坯擴(kuò)孔成形法的鍛造原理作為目標(biāo)錐形筒體鍛件中間工序坯料的外形設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù),進(jìn)而制定出目標(biāo)錐形筒體的鍛造工藝流程,并在DEFROM-3D軟件對(duì)錐形筒體各鍛造工序有限元模型進(jìn)行模擬研究。本文重點(diǎn)研究目標(biāo)錐形筒體的各鍛造工序中工藝參數(shù)變化對(duì)坯料外形尺寸變化以及內(nèi)部變形區(qū)應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)量分布規(guī)律的影響,以期獲得各成形工序中使坯料獲得良好變形質(zhì)量的鍛造工藝參數(shù)范圍,并為實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程提供理論依據(jù)。在空心圓柱毛坯開(kāi)坯鐓粗工藝的研究中,探究了不同尺寸的坯料鐓粗后的變形缺陷情況,并繪制出避免內(nèi)壁缺陷產(chǎn)生的坯料尺寸范圍曲線圖,為初始空心圓柱毛坯的選取提供參考。此外,分別研究了空心坯料在平砧整體鐓粗、錐形整體鐓粗以及不同布砧方式下的局部鐓粗中的變形情況,得出了各自合理的鍛造工藝參數(shù)范圍,并為空心圓柱坯料確定了最終鐓粗工藝方案。在芯軸拔長(zhǎng)成形空心階梯坯的研究過(guò)程中,探究了芯軸拔長(zhǎng)工藝中進(jìn)給量、單砧圧下率以及錯(cuò)砧角等工藝參數(shù)的合理范圍,在合理的鍛造工藝參數(shù)變形條件下,... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

壓水堆核電站各回路示意圖

，使工藝設(shè)計(jì)更加高效、精確和可靠。利用有限元仿真技術(shù)不僅可以對(duì)現(xiàn)有的工藝方案進(jìn)行檢驗(yàn)，而且還可以通過(guò)有限元仿真結(jié)果對(duì)現(xiàn)有的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使鍛件工藝設(shè)計(jì)建立在更加科學(xué)的基礎(chǔ)上[8]。因此，借助有限元仿真軟件對(duì)大型錐形筒體鍛件的鍛造過(guò)程進(jìn)行模擬研究，可以準(zhǔn)確、直觀的觀察分析錐形筒體鍛件鍛造過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、金屬流動(dòng)、成形力等場(chǎng)量分布規(guī)律，預(yù)測(cè)成形過(guò)程中鍛造缺陷的產(chǎn)生，方便人們及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，避免鍛造缺陷的產(chǎn)生，減少傳統(tǒng)試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)巨大材料浪費(fèi)。圖1-1壓水堆核電站各回路示意圖圖1-2錐形筒體鍛件實(shí)物圖1.2大型筒體鍛件的概述在鍛造行業(yè)中，人們習(xí)慣將公稱壓力≥1000t的自由鍛造液壓機(jī)所生產(chǎn)的鍛件稱為大鍛件。大鍛件是機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)，被廣泛運(yùn)用中重型機(jī)械、發(fā)電設(shè)備、軋鋼設(shè)備、冶金礦山、兵器制造、航空航天、船舶與港口設(shè)備，以及煉油化工容器等產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件，其經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)性強(qiáng)，輻射作用大，是各大產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一環(huán)[9]。作為我國(guó)大型裝備領(lǐng)域成套設(shè)備的核心零部件，大鍛件的制造水平將制約著我們核電、冶金、造船、航空航天和國(guó)防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展，同時(shí)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防裝備發(fā)展和現(xiàn)代尖端學(xué)科技術(shù)的建設(shè)中起著非常重要的作用[10]。大鍛件的制造能力反應(yīng)了一個(gè)國(guó)家在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防軍事等高端領(lǐng)域的綜合實(shí)力，是我國(guó)目前大型裝備制造也發(fā)展的瓶頸所在[11]。大型筒體鍛件是一種常見(jiàn)的大型鍛件，在國(guó)家重大技術(shù)裝備行業(yè)中扮演著舉足輕重的角色，它的產(chǎn)品性能優(yōu)劣將直接影響著核電、水電、火電、石油化工等關(guān)鍵行業(yè)大型機(jī)械裝備的運(yùn)行狀態(tài)。因此，大型筒體鍛件是一種技術(shù)含量極高、產(chǎn)品質(zhì)量性能要求嚴(yán)苛、設(shè)計(jì)制造流程復(fù)雜的高精尖類產(chǎn)品[12]。大型筒體鍛件通用以蒸汽發(fā)生器外殼、

誄ぃ?檔蛻璞縛煽啃裕??以諢?庸す?討懈謀淞俗緞甕蔡褰鶚艫南宋?饗擼??易引起鍛件內(nèi)部組織性能不佳，后續(xù)熱處理難度增大的問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)鍛造方法的不足，相關(guān)研究人員[33-38]基于錐形筒體外形結(jié)構(gòu)特征的理論推導(dǎo)，假定擴(kuò)孔前后同一高度處橫截面近似相同原理計(jì)算分析得出錐形筒體鍛件擴(kuò)孔前的坯料形狀為空心錐形坯，并將其外圓輪廓簡(jiǎn)化成一系列臺(tái)階，以此來(lái)降低實(shí)際制坯過(guò)程的操作難度，同時(shí)也使錐形筒體的制坯更具科學(xué)理論依據(jù)，便于最終成品尺寸精度的把控。本文將基于上述錐形筒體制坯設(shè)計(jì)原理，對(duì)目標(biāo)錐形筒體鍛件（圖3-1）的中間坯進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析，并制定出以空心鋼錠為原始毛坯的錐形筒體鍛造工藝方案。圖3-1目標(biāo)錐形筒體鍛件圖示3.1階梯坯擴(kuò)孔成形法的工藝原理分析及驗(yàn)證根據(jù)錐形筒體外形結(jié)構(gòu)特征，通常需要成形出一定形狀和尺寸的中間過(guò)渡坯料，然后經(jīng)擴(kuò)孔鍛制出成品。本文將選用特定型號(hào)的空心鋼錠作為原始坯料，然后對(duì)其進(jìn)行開(kāi)坯鐓粗以改善原始組織，再進(jìn)行芯軸擴(kuò)孔修整成形一定尺寸的空心圓柱坯料，再經(jīng)芯軸拔長(zhǎng)操作鍛出空心階梯坯，最后通過(guò)局部芯軸擴(kuò)孔工序?qū)⑴髁襄懘蛑聊繕?biāo)鍛件尺寸及形狀。3.1.1坯料外形結(jié)構(gòu)分析由于芯軸擴(kuò)孔時(shí)坯料的軸向伸長(zhǎng)量通常很小，故可近似認(rèn)為芯軸擴(kuò)孔前后坯料的軸向長(zhǎng)度的變化量忽略不計(jì)，進(jìn)而可以假定坯料擴(kuò)孔前等高處的坯料圓周截面積與擴(kuò)孔后錐形筒體的圓周截面積相等[33-36]。因此，基于上述理論假定可以建立擴(kuò)孔前后坯料與錐形筒體的對(duì)應(yīng)幾何模型，如圖3-2所示。


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